TW449804B - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents

Description

449804 A7 B7 五、發明說明（/) 發明之背景： 發明之技術領域： 本發明係有關於一種半導體元件之製造方法，— 半導體元件之接合區域的方法。 種形成 經 濟 部 智 慧 財 產 局 消 費 合 作 社 印 製· 相關習知技藝之說明： 通常，一個半導體元件具有二個區域：一個單元區及一 個周邊電路H ’其巾該單元區具有高密度，因為多數個元件 ，聚集；而周邊區域則具有低密度，@為部分的元件被間隔 安置。軸該單元區及周邊電路區具有姻的高差，惟該單 元區的縱橫比較該周邊電路區為高。例如，#進行—個用於 形成接觸孔_職程時，雜邊的接面區域完全 被開啟，但是該單元_接_級單元_絲集度及閘 極電極高差而未被開啟。 在傳統的方法中’該單元㈣接域被形成於一基板 上’以避免接觸缺陷。該傳㈣方法將結合關做說明。 參考第1A圖，場氧化物層2被形成於一半_基板i 上，其中-個單元區C及-個周邊區p係藉由傳統方二而被 形成。-閘極絕緣層3、一導電層4及一硬式遮罩5係依序 被沈積於該轉縣板丨上’並財晝而形成 間極電極。 侧壁間隔物6被形成於該閘極屬極的二邊侧壁上’如第 圖所示。在形成該側壁間隔物6後，一個氮化石夕層7接 著被形成於該結果結構上，並被刻畫而將周邊區域p覆甚。 !4------ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---- 0.

449804 A7 --------2Z______ 五、發明說明（J ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 如第1C圖所示，經摻雜磊晶層δ係以一化學氣相沈積 製程之方法而被成長於暴露出之半導體基板1的單元區c 上。通常，該經摻雜磊晶層8並未被成長於一個氧化層及_ 個氮化矽層上。因此，該經摻雜磊晶層8並未被形成於該場 氧化物層2、硬式遮罩層5、侧壁間隔物6及為氮化矽層7 所覆蓋之周邊區p上方。該經摻雜磊晶層8不僅只被形成於 該單元區C的一個預定接面區上。在單元區域c中之該閘極 電極與基板的高差係藉由形成該磊晶層8而被降低。 如第1D圖所示，一用於源極及汲極的雜質被植入該基 板中，並進行一快速熱退火，而形成接面區9a，9b，9c及 Μ。因為該肩邊區域p係以一個氮化矽層7覆蓋，所以接面 區域9c，9d被形成為薄的厚度。再者，存在於單元區域c 之蟲晶層8中的雜質係以快速熱退火的方法擴散進入半導體 基板1中，以便形成該接面區域9c，9(1。該單元區域c的 貫負接面£域為擴散進入基板1中的接面區域9a與9b，以 及被形成於基板1上的該磊晶層8。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考第1E圖，覆蓋半導體基板1的該氮化矽層7係以 一傳統的方法移除’且一個介層絕緣層10接著被形成於該 半導體基板1的結果表面上。 如上述，該閘極電極與接面區域間的高差係由於該單元 區域的接面區域以凸起的形式形成於該基板上而被降低。因 此’一接觸孔可輕易地被形成。 然而，其具有的問題為PM0S電晶體（被形成於單元區 域或周邊區域中）的閥電壓將基於數次的快速熱退火而被降 3 ， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 449804 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（）） 低。亦即，該傳統方法在形成接面區的蠢晶層成長及叙 期間需要向溫。所以’該PM〇s電晶體的閥電壓（重: 感）將改變。 仏度敏 發明之簡要說明： 因此，本發明之-目的在於提供一種藉由降低熱製程的 數目而可避免元件特性改變之轉體雜的製造方法。 為賴上it目的’根據本發明之-種製造轉 方法，其包含的步驟有： 、 形成閘極電極於具有-個單元區域及一個周邊 導體基板上方； J_T* 形成間隔物於該閘極電極的二邊壁面上； 將雜質植入該周邊區域的半導體基板中； 形成-個成長抑制層於周邊區域中的閉極電極與半導體 基板表面上； 形成經摻雜蟲晶層於單元區域中之預定部分的半導縣 板上’以使得植人周邊區域之半導體基板中的雜質在^ 體基板中織，晰彡成接面區域；且存在_單元區域之經 摻雜磊晶層中的雜質被擴散進行基板中；以及 將該成長抑制層移除β 該成長抑制層係由厚度為雨至·埃的氮化石夕層所形 成，其中該氮化石夕層係以錢化學氣相沈積製程之方法而被 形成。 當該成長抑爾為氮切騎，關隔物希冀由一個氧 +關雜準（cns)A4 縣（21G χ 2·^- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4^98〇4 A7 ------ B7 五、發明說明（0) 化層所形成。 該經摻雜磊晶層係以50n s α 包含雜其卜 500至埃的厚度被形成，並 在二減化子氣相沈積製程之方法形成該經推雜蟲晶層 的狀況怜該經摻雜蟲晶層_成係藉由在_纟臟溫 度下及氫氣環it仃】至5麵轉㈣程，並藉由在W 至50托耳壓力及750至950eC溫度下即時供給3〇至綱sccm 的二氯魏及3G至 s咖輸成進行3錢分鐘的 成長製程。 在以超高真空化學餘沈積之方法職雜摻縣晶層 的狀況中，-健如魏或二魏的沈積氣體被使用，且係 於小於1托耳的壓力及_至7〇(rc間的溫度下進行。 個者洗製程希冀在該成長抑制層形成及該經摻雜羞晶 層形成之間被進行’㈣除形成在縣減面上的原始氧化 物（殘留在該單元區域的成長抑制層上）。該清洗製程希冀 使用RCA清洗、紫外光臭氧清洗或氟化氫潛浸製程。該閑極 電極係藉由依序形成一個閘極絕緣層、一個導電層與一個硬 式遮罩層，以及刻晝部分的該硬式遮罩層、導電層與閘極絕 緣層而被形成。 圖式之簡要說明： 本發明的前述特性及其他特徵將結合附圖而在下列說明 中被解釋，其中： 第1A至1E圖係為用於說明一種製造傳統半導體元件之 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i I — ! - I — 11 JAly^ ' 11--L.—•訂.----I--- c . (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449δ?ί

五、發明說明（f) 以及 方法的橫剖 第2A至^圖係為用於說明一種製造根據本發明之半導 :元件之方法的橫剖面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖號說明： 半導體基板1 單元區C 閘極絕緣層3 硬式遮罩5 氮化矽層7 接面區9a 接面區9c 半導體基板11 閘極絕緣層13 硬式遮罩15 氮化矽層18 氧化層17 接面區域17b 接面區域17d 場氧化物層2 周邊區P 導電層4 側壁間隔物6 經摻雜磊晶層8 接面區9b 接面區9d 場氧化物層12 導電層14 侧壁間隔物16 經摻雜磊晶層19 接面區域17a 接面區域17c 介層絕緣層20 (請先閲讀背面之注意事項再來寫本頁) I *1 H ^1 I - ,訂-------- 發明之詳細說明： .本發明將Μ附圖作一細部說明。 -第2Α至g圖係為用於說明一種製造根據本發明之半導 體元件之方法的橫剖面圖。 本紙張尺度適用規格⑵〇, 297公楚 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 449804 A7 ________^_B7____ 五、發明說明（β) 參考第2Α圖，場氧化物層12被形成於一半導體基板11 的預定部分中，其中一個單元區C及一個周邊區ρ被形成。 一閘極絕緣層13、一導電層14及一硬式遮罩15係依序被 沈積於該半導體基板11上，且部分的該閘極絕緣層13、一 導電層14及一硬式遮罩15被刻晝而形成閘極電極。 如第2Β圖所示，在形成該閘極電極後，一個厚度為300 至800埃的氧化層被沈積於一結果結構上，且一個非等向性 蝕刻製程被進行，因而形成侧壁間隔物16於該閘極電極的 二邊壁面上。該側壁間隔物16希冀以一個氧化層形成，以 避免在該氮化矽層蝕刻期間，其與氮化矽層一同被移除，其 中該氮化石夕層係以後續的製程形成。一用於接面區域的雜質 被選擇性地植入周邊區域Ρ的半導體基板11中。在PMOS電 晶體的狀況中’該雜質為Β+或BF2+離子，而在NMOS電晶體 的.狀況中，該雜質則為As+或P+離子。該B+離子係以2至10 KeV 的能量以及1015至1〇17 i〇n/cm2的濃度植入，而該BF2+離子 係以10至30 KeV的能量以及1〇15至i〇n/cm2的濃度植 入。該As+離子係以1〇至30 KeV的能量以及1〇〗5至lip ion/cm2的濃度植入’而該p+離子係以1〇至3〇 KeV的能量 以及H)15至1017 ion/cm2的濃度植入。 參考第2C圖，在植入雜質後，一個氮化石夕層π係以低 壓化學氣相沈積製程的方法而被彬成於一結果結構上，其中 該氮化矽層18係以1〇〇至300埃的厚度被形成。該單元區 域C的氮化砂層18係以乾式蝕刻方法移除，因此該周邊區 域P係僅為該氮化矽層18所覆蓋。該氮化矽層μ希冀以低 7 i紙張尺度適用中國國(CN§Ya4規格（21〇欠297$楚) — ^ - ----— — I· — 裝·---I l·.--^訂--------- ,r」 / <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 449 80 4 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（j ) 於100%被過度蝕刻，而降低發生於基板11表面的損傷，並 完全移除該單元區域C的氮化矽層18。該氮化矽層18係作 為部分的成長抑制層。 經摻雜磊晶層19係以500至1500埃的厚度被成長於該 單元區域C的半導體基板11上。該經摻雜磊晶層19係以低 壓化學氣相沈積或超高真空化學氣相沈積形成，其中該經摻 雜蟲晶層19包含磷。在以低壓化學氣相沈積製程之方法形 成該經摻雜磊晶層的狀況中，藉由在800至90CTC溫度下及 氫氣環境中進行1至5分鐘的烘烤製程而形成該磊晶層。並 藉由在10至50托耳壓力及750至950。(：溫度下即時供給30 至300 seem的二氣矽烷、50至300 sccm的磷化氫及30至 200 seem的氣化氫進行3至10分鐘的成長製程，而形成該 蟲晶層19。. 产該超高真空化學氣相沈積使用諸如石夕烧或二石夕院等沈積 氣體，並於小於1托耳的壓力及6〇〇至7〇(rc間的溫度下進 行。 忒經摻雜磊晶層19並未被形成於該氧化層12，15與 以及該氣化石夕層18上，而其僅被形成於單元區域c的一預 定接面區域上i為雜餘係與經摻縣晶層19的形成 -道被進行’植人周邊區域P的雜㈣與該經摻聽晶層19 的形成y起被擴散，因而形成接面區域17a及爪。再者， 存在於單7LIS域G之蟲晶；！ 19巾的㈣擴散進人半導體基 板11中，以便形成該接面區域17c，27d。該單元區域c 實質接面區域為形成於基板Η中的接面區域I7c與现 的 (諝先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 7^-裝-----l·.—-訂---- ο. L紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公 449804 Α7 ____ Β7 五、發明說明（/) 以及被形成於基板11表面上的該蟲晶層19。 其間’在該氮化矽層18及經摻雜磊晶層19形成前，可 以進行RCA清洗、紫外光臭氧清洗或氟化氫潛浸製程，而移 除該氮化矽層18及原始氧化物層的殘留物。 如第2D圖所示，覆蓋於周邊區域p的該氮化石夕層μ係 以一個磷酸潛浸製程移除，且一個介層絕緣層2〇接著被形 成於該半導體基板11的結果表面上。 如上述，根據本發明，無需形成接面區域的該快速熱製 程，因為形成周邊區域之接面區域的擴散係與磊晶層的形成 一道進行。 此外，一個熱製程可以被省略，而降低PM〇s電晶體的 熱損傷，以降低該PMOS電晶體的閥電壓改變β 再者，一個閘極電極與一個接面區域間的高差係基於該 經摻雜遙晶層的形成而被降低，因而可輕易地形成一接^ 孔。 本發明已經參考結合特定應用的特定實施例作—戈明 熟習本技藝並經本發明之教導的人士將可分辨^ 的其他改良及應用。 (請先閱讀背面之注$項再1寫本頁) 裝 tT-丨_ θ「 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

Claims (1)

1. 種半_元叙製造村，包訂辦驟： 形成開極電極於具有一個單及 半導體基扳上方； 匕哎及個周邊區域的 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成間隔物魏閘極電極的二邊壁面上. 將雜質植入該周邊區域的半導體基板中·’ 體基开it面個上麵抑制層於周邊區域中的間極電極與半導 形成轉聽晶層料職域巾之歡部 入周邊區域之半導體基板中的雜= 體基板巾驗’㈣成接面區域；且存在於該單 凡區域之經摻雜蟲晶層中的雜質被擴散進行基板中γ以 及 將該成長抑制層移除。 2.如申清專利範圍第i項之方法，其中該成長抑制層為一個 氮化矽層。 3·如申請專利範瞬2項之方法，其中該紐^層係以1〇〇 至200埃的厚度被形成。 1如申睛專利範圍第2項之方法，其中該氮化矽層係以低壓 化學氣相沈積製程之方法而被形成。 5. 如申凊專利範圍第1項之方法；其中該間隔物為一個氧化 層。 6. 如申請專利範圍第1項之方法’其中該經摻雜磊晶層係以 5〇〇至1500埃的厚度被形成。 _____二 ^ 丄—------ in 本紙悵ΛΑ顧T關家襟準（CNS )从胁（2献297公董）

   Α8 Β8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 δ〇 4 申請專利範圍 7.如申㉔專她圍第！項之方法，其巾該經摻齡 磷。 ώ 8‘如申w專她圍第〗項之方法，其中該經摻聽晶層的形 成係藉由在_至9Girc溫度下及氫氣環境中進行1至5 。刀鐘的供烤製程，並藉由在1〇至Μ托耳壓力及75〇至咖 C孤度下即時供給3〇至_ sccm的二氯石夕烧及別至咖 _的氣化氫進行3iU〇分鐘的成長製程。 9.如申請專·圍第1項之方法，射摻縣晶層係以 超尚真空化學氣相沈積之方法形成。 10·如申μ專利範圍第9項之方法，其中該麟縣晶層係 以石夕貌及二魏之任—觀彡成，並於小於i托耳的 壓力及600至700°C間的溫度下被形成。 Π.種半導體元件之製造方法，包含下列步驟： 形成閘極電極於具有一個單元區域及一個周邊區域 的半導體基板上方； ^^成間5^物於该閘極電極的二邊壁面上； 將雜質植入該周邊區域的半導體基板中； 在植入該雜質後，形成—魏切^於該結果結構 上； 將該單元區域的該氮化石夕層移除； 形成經摻雜磊晶層於單元區域中之預定部分的半導 體基板上，以使得植入周邊區域之半導體基板中的雜質 在該半導體基板中擴散，而形成接面區域；且存在於該 單元區域之經摻雜磊晶層中的雜質被擴散進行基板中； -—__π 表紙張尺度適用中國國家標準（CMS > A4祝格（210X297公着） (請先聞绩背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 — 以及 將該成長抑制層移除。 12‘如申請專利範ϋ第u項之方法，其帽成長抑制一 個亂化紗層。 " 13如申請專利範圍第u項之方法，其中該氮化硬層係以低 壓化學氣相沈積製程之方法而被形成。 14.如申請專利範圍第U項之方法，其中該間隔物為一個 化詹。 15·如申請專利範圍第u項之方法，其中該經摻顧晶層係 以500至1500埃的厚度被形成。 16.如申請專利範圍第u項之方法，其中該經播雜蠢晶層包 含磷。 Π.如申請專利麵第u項之方法，其中該經摻縣晶層的 形成係藉由在_ i 度下錢氣環境中進行1 至5分鐘的輯製程，並藉由在10至50 &耳壓力及75〇 至950°c溫度下即時供給3〇至3〇〇 scc 3〇至200 sccm的氣化氫進行3至1〇分鐘的成長製 18. 如申?專利翻第^項之方法，其中顿摻雜晶層係 以超高真空化學氣相沈積之方法形成。 19, 如中料概_ 18項之方法’其帽經摻縣晶層係 以矽烷及二矽烷之任一種氣體彬成，並於小於丨托耳的 壓力及600至7〇〇t間的溫度下被形成。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2ΐ〇χ297公釐） (請先閲讀背面之注^'項再填寫本頁) ΪΤ-